JPH06123792A - 原子炉出力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】選択制御棒を出力分布に対応した挿入速度で挿
入して、炉心内出力分布および原子炉水位の挙動を安定
に制御する原子炉出力制御装置を提供する。 【構成】沸騰水型原子炉における選択制御棒挿入装置12
およびスクラム挿入装置17と、炉心８の局所的な中性子
束レベルを測定する複数のローカルパワーレンジモニタ
と、前記ローカルパワーレンジモニタの位置に対応して
燃料健全性の限界を基に基準値を設定した基準値設定装
置15と、前記ローカルパワーレンジモニタの信号14と基
準値設定装置15の基準値を比較してローカルパワーレン
ジモニタの信号が基準値を超えた際に前記選択制御棒挿
入装置12に比較的低速度および高速度での挿入信号と前
記スクラム挿入装置17にスクラム挿入信号を出力する比
較器13とからなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、沸騰水型原子力発電プ
ラントの出力制御に係り、特に選択制御棒挿入時におけ
る炉心内出力分布を安定制御して原子炉水位変動を抑制
する原子炉出力制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】沸騰水型原子力発電プラントでは、運転
中に何らかの理由で再循環ポンプがトリップした後に、
原子炉運転点が低炉心流量／高出力流量に移行すると、
場合によっては炉出力や炉心チャンネル流量が不安定に
なる可能性があるので、全制御棒の内、予め選択されて
いる選択制御棒を挿入することによって炉出力を適切に
下げて、安定性を確保するシステムが導入されている。

【０００３】この時の選択制御棒の挿入速度は、原子炉
スクラム時と同じく急速で行うもので、従って、その挿
入途中における炉心における燃料棒の高さ方向の出力分
布の歪みはほとんど無視できるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】選択制御棒の挿入に際
して挿入速度が急速で、選択制御棒の反応度が大きい場
合には、出力低下量が図４の特性曲線図（ａ）における
点線１に示すように、大きくなることから炉心内のボイ
ド率の減少も大幅となるため、原子炉水位は図４（ｂ）
の点線２で示すように低下量が見かけ上大きくなり、別
途備えられている原子炉水位低スクラム設定への余裕が
小さくなって、原子炉の継続運転の可能性が低下すると
いう支障がある。

【０００５】なお、これを回避するためには選択制御棒
の挿入速度を遅くして、急激なボイド率減少を回避する
方法があるが、この場合には制御棒の挿入過程において
図５の出力分布特性図に示すように、燃料棒３の下方か
ら挿入される制御棒４により出力分布が、実線５で示す
通常出力分布に対して、点線６で示すように歪み、炉心
上部の出力密度が高くなって、燃料の熱的健全性上の限
界値７を超える可能性が生ずるという課題があった。

【０００６】本発明の目的とするところは、選択制御棒
を出力分布に対応した挿入速度により挿入して、炉心内
出力分布および原子炉水位の挙動を安定に制御する原子
炉出力制御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】沸騰水型原子炉における
選択制御棒挿入装置およびスクラム挿入装置と、炉心の
局所的な中性子束レベルを測定するローカルパワーレン
ジモニタと、前記ローカルパワーレンジモニタの位置に
対応して燃料健全性の限界を基に設定した基準値設定装
置と、前記ローカルパワーレンジモニタの信号と基準値
設定装置の基準値を比較してローカルパワーレンジモニ
タの信号が基準値を超えた際に前記選択制御棒挿入装置
に比較的低速度および高速度での挿入信号と前記スクラ
ム挿入装置にスクラム挿入信号を出力する比較器とから
なることを特徴とする。

【０００８】

【作用】再循環ポンプのトリップを再循環ポンプトリッ
プ検出装置で検出し、このトリップ信号により選択制御
棒挿入装置は選択制御棒を炉心に対して低速挿入をす
る。これにより炉心内のボイドの急激な低下に伴う原子
炉水位低下を抑制する。また前記再循環ポンプトリップ
検出装置のトリップ信号は比較器にも入力されて、この
比較器において炉心内における高さ方向の各所から入力
されたローカルパワーレンジモニタの信号と、基準値設
定器から入力した各基準値との比較を行なう。

【０００９】これにより挿入制御棒の周りの出力分布の
歪みを監視し、この歪みが燃料熱的健全性を阻害するよ
うな場合には、前記選択制御棒挿入装置により選択制御
棒を急速挿入するか、スクラム挿入装置により制御棒を
スクラム挿入して、出力分布の歪みを抑制すると共に、
燃料熱的健全性の維持と原子炉水位の安定をさせて原子
炉の継続運転を容易に可能とする。

【００１０】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。なお、上記した従来技術と同じ構成部分については
同一符号を付して詳細な説明を省略する。図１の出力制
御系統構成図に示すように、炉心８を収納した原子炉圧
力容器９に連通した再循環ポンプ10には、再循環ポンプ
トリップ検出装置11と、選択制御棒挿入装置12が接続さ
れている。

【００１１】再循環ポンプ10がトリップすると、これを
再循環ポンプトリップ検出装置11が検出し、トリップ信
号を選択制御棒挿入装置12に伝達して原子炉出力を制御
する図示しない多数の制御棒の内、予め選択された制御
棒を炉心８に通常の比較的低速度で挿入する。

【００１２】さらに、前記再循環ポンプトリップ検出装
置11からのトリップ信号は比較器13に入力され、比較器
13は炉心８内の各所に配置されている図示しない局所的
な中性子量を検出するローカルパワーレンジモニタの信
号14と、別途備えた基準値設定器15の基準設定信号が入
力されて比較を行う。

【００１３】この比較器13における比較の結果から、ロ
ーカルパワーレンジモニタの信号14が基準値設定器15の
基準値16を超えた場合には、比較器13より急速挿入信号
が選択制御棒挿入装置12に出力されて、前記低速で挿入
中の選択制御棒を炉心８に急速度で挿入する。なお、前
記比較器13には原子炉スクラム時に全制御棒を一斉に急
速挿入するスクラム挿入装置17が接続されて構成されて
いる。

【００１４】図２は比較器および基準値設定器の詳細構
成図で、比較器13は複数の比較器13ａ〜13ｄからなり、
炉心８の高さ方向に下からＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄと４つの位置
に配置されている各ローカルパワーレンジモニタの信号
14ａ〜14ｄを夫々比較器13ａ〜13ｄに入力し、基準値設
定器15の各基準値16ａ〜16ｄと比較して、各ローカルパ
ワーレンジモニタの信号14ａ〜14ｄが夫々の基準値16ａ
〜16ｄを超えると、選択制御棒挿入装置12に急速挿入信
号を、さらに、スクラム信号を前記スクラム挿入装置17
に出力する。

【００１５】また基準値設定器15は、前記炉心８の高さ
方向の４箇所Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの夫々における燃料の熱的
健全性を保持できる限界値７を基に基準値16が設定さ
れ、この各基準値16ａ〜16ｄは夫々前記各比較器13ａ〜
13ｄに出力するように構成されている。

【００１６】なお、図３は基準値設定を示す出力分布特
性図で、燃料棒３が実線５で示す通常の出力分布で運転
中に選択制御棒４が炉心下部から低速度で挿入される
と、この時に高さ方向の出力分布は点線18で示すように
上側に歪む。この出力分布（点線18）に対応して、燃料
の熱的健全性を保持できる限界値７を基とした高さ方向
での基準値16（２点鎖線）を基準値設定器15に設定す
る。

【００１７】次に上記構成による作用について説明す
る。図１に示すように、再循環ポンプ10のトリップを再
循環ポンプトリップ検出装置11が検出すると、トリップ
信号を選択制御棒挿入装置12に出力して、多数の制御棒
の内の選択制御棒を炉心８に対して通常操作時と同様の
低速で挿入する。

【００１８】また前記再循環ポンプトリップ検出装置11
からのトリップ信号は比較器13にも入力され、比較器13
において炉心８内における燃料棒３の高さ方向の各所か
ら入力されたローカルパワーレンジモニタの信号14ａ〜
14ｄと、基準値設定器15から入力した各基準値16ａ〜16
ｄとの比較を行う。

【００１９】前記のように選択制御棒を通常の低速度で
挿入させたことにより、炉心８において急激なボイド率
の減少は生じない。しかしながら、この時の出力分布は
図３の点線18のように炉心上部の出力密度が高くなる
が、前記比較器13における比較の結果は、各ローカルパ
ワーレンジモニタの信号14ａ〜14ｄが各基準値16ａ〜16
ｂを超えないため、比較器13から選択制御棒挿入装置12
に対する急速挿入信号は出力されない。

【００２０】従って、原子炉は低出力運転となり、図４
（ａ）の実線19で示すように出力の急激な低下がなく、
原子炉水位は図４（ｂ）の実線20のように低下、変動共
に少なく、従って、燃料健全性維持への影響も少ない。
さらに、原子炉水位低スクラム設定への余裕が十分に得
られることから、スクラムが回避されて原子炉の継続運
転が容易に可能となる。

【００２１】若しも、この選択制御棒の低速挿入中にお
いて、出力分布が図３の１点鎖線21で示すように、ロー
カルパワーレンジモニタの信号14ａ〜14ｄのいずれかで
基準値16ａ〜16ｂを超えると、直ちに前記比較器13より
急速挿入信号が選択制御棒挿入装置12に出力され、その
時点で選択制御棒は通常速度の低速よりスクラムと同様
の急速度に切替わって炉心８に挿入される。

【００２２】これにより、炉出力は急速に低下して原子
炉水位の変動は若干大きくなるが、燃料健全性は余裕を
持って維持され、この場合においても原子炉の継続運転
が可能となる。

【００２３】以上のように、選択制御棒挿入時における
炉心８の出力分布を監視して、選択制御棒の挿入速度を
変化させることにより、出力分布の歪みを緩和して燃料
の健全性を維持し、原子炉水位の変動抑制と原子炉水位
低スクラム設定への余裕が十分に確保されてスクラムを
回避して原子炉の継続運転が容易となる。

【００２４】本発明の他の実施例として、燃料健全性の
確保を優先する場合には、最初は選択制御棒の低速挿入
を行い、この選択制御棒挿入にもかかわらず前記比較器
13において、ローカルパワーレンジモニタの信号14が基
準値16を超えた際には、比較器13よりスクラム信号をス
クラム挿入装置17に出力し、全制御棒を急速挿入して原
子炉のスクラムを行う。

【００２５】また本発明のその他の実施例で、スクラム
を回避して原子炉の継続運転を重視する場合において
は、上記一実施例と同様に当初の選択制御棒の低速挿入
に続いて急速度挿入を実施させて原子炉の継続運転を行
わせるが、この後においてもローカルパワーレンジモニ
タの信号14が基準値16を超えている場合には、比較器13
よりスクラム信号をスクラム挿入装置17に出力して、ス
クラムにより全制御棒を急速挿入して原子炉を安全に停
止することを行う。

【００２６】

【発明の効果】以上本発明によれば、沸騰水型原子力発
電プラントにおいて選択制御棒挿入時の原子炉水位の制
御と出力分布の監視を行い、出力分布の歪みを抑制しつ
つ燃料の健全性の確保と、スクラムを回避して原子炉の
継続運転を容易に維持できるので、原子力発電プラント
の安全性および稼働率向上に効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例の出力制御系統構成図。

【図２】本発明に係る一実施例の比較器および基準値設
定器の詳細構成図。

【図３】本発明に係る一実施例の選択制御棒挿入時の出
力分布特性図。

【図４】従来および本発明に係る特性曲線図（（ａ）は
中性子束、（ｂ）は原子炉水位を示す）。

【図５】従来の選択制御棒挿入時の出力分布特性図。

【符号の説明】

３…燃料棒、４…制御棒、５…実線（通常出力分布）、
６，18…点線（選択制御棒挿入時の出力分布）、７…燃
料の熱的健全性上の限界値、８…炉心、９…原子炉圧力
容器、10…再循環ポンプ、11…再循環ポンプトリップ検
出装置、12…選択制御棒挿入装置、13，13ａ〜13ｄ…比
較器、14，14ａ〜14ｄ…ローカルパワーレンジモニタ信
号、15…基準値設定器、16…２点鎖線（基準値）、16ａ
〜16ｄ…基準値、17…スクラム挿入装置、21…１点鎖線
（選択制御棒挿入時の出力分布）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 沸騰水型原子炉における選択制御棒挿入
   装置、およびスクラム挿入装置と、炉心の局所的な中性
   子束レベルを測定するローカルパワーレンジモニタと、
   前記ローカルパワーレンジモニタの位置に対応して燃料
   健全性の限界を基に基準値を設定した基準値設定装置
   と、前記ローカルパワーレンジモニタの信号と基準値設
   定装置の基準値を比較してローカルパワーレンジモニタ
   の信号が基準値を超えた際に前記選択制御棒挿入装置に
   比較的低速挿入および高速挿入の挿入信号と前記スクラ
   ム挿入装置にスクラム挿入信号を出力する比較器とから
   なることを特徴とする原子炉出力制御装置。